表观遗传学（Epigenetics）是指非DNA序列变化导致的可遗传的基因功能变化。DNA在细胞核中缠绕在八聚体组蛋白上，组蛋白经螺旋、超螺旋折叠压缩成为致密的染色质，这种特殊的三维结构对基因的表达调控有着重要影响，正确解读这种三维结构折叠形成的原因和作用成为了当前表观遗传学研究领域的热点之一。

主要技术有：DNA甲基化测序、Hi-C、ChIP-seq、ATAC-seq

 

一、DNA甲基化测序

DNA甲基化测序（Whole Genome BisulfiteSequencing，WGBS）被视为甲基化测序的“金标准”，其原理是用亚硫酸氢钠（Sodium Bisulfite）处理，将基因组中未发生甲基化的C碱基转化成U，经过PCR扩增后变成T，与原本具有甲基化修饰的C碱基区分开，结合高通量测序，来判断CpG/CHG/CHH位点是否发生甲基化。从而揭示甲基化变化调控基因表达的机制。

 

二、Hi-C

High-throughput Chromosome Conformation Capture，高通量染色体构象捕获，该技术可用来研究细胞核内全基因组三维空间结构，描绘染色质高级空间结构，解析调控元件与靶基因互作调控基因表达机制；可用来辅助动植物基因组组装工作。

 

 

三、ChIP-seq

Chromatin Immunoprecipitation sequencing，染色质免疫共沉淀测序，是研究体内DNA与蛋白质相互作用的经典方法，在组蛋白特异性修饰位点和转录因子结合位点具有广泛的应用，能够找到转录因子下游调控的靶基因，进一步阐明生物学机制。 

其原理是通过甲醛交联细胞，固定目标蛋白与DNA，将染色质超声打断成一定长度的小片段，使用特异性抗体获得免疫沉淀复合体，解交联后回收构建二代测序文库，进行高通量测序并结合生物信息学分析获得目标蛋白的结合位点。

 

四、ATAC-seq

染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，可分为常染色质和异染色质两种类型。常染色体为可及性染色质，其染色质纤维相对处于伸展状态，转录活跃；异染色质维为可及性染色质，没有转录活性。染色质开放区域允许DNA聚合酶、转录因子和转录调控因子结合。

ATAC-seq是利用Tn5转座酶来研究染色质可及性区域的一种技术，其原理为Tn5转座酶只对开放区域的染色质DNA进行切割，对切割下来的DNA片段进行建库、测序和生物信息学分析，从而获得开放染色质的信息。

 

来自SCIENCE

 

 

技术路线